北斗系統(tǒng)為我國提供可靠精準的授時服務(wù),保障國計民生正常運行。授時系統(tǒng)是實現(xiàn)時頻統(tǒng)一的重要手段,也是高精度導(dǎo)航定位、保障國計民生重要領(lǐng)域正常運行的關(guān)鍵系統(tǒng)。
授時系統(tǒng)負責將標準時頻信號發(fā)播給用戶,用戶接收標準信號后對本地時間信號進行校準。授時技術(shù)是實現(xiàn)不同平臺、不同系統(tǒng)以及不同用戶終端之間時頻統(tǒng)一的重要手段。即使是高精度的守時時鐘組,也會因環(huán)境和自身老化等原因?qū)е聲r間漂移,需定期或不定期與時頻基準實驗室進行比對(如中國的國家授時中心NTSC,美國標準局NIST等)。
電力、金融、電信等與國家安全和人民利益息息相關(guān)的重要領(lǐng)域?qū)r間系統(tǒng)的同步性有很高要求,采用GPS授時存在受制于人的安全隱患。隨著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDS)和北斗授時技術(shù)的快速發(fā)展,北斗授時產(chǎn)品逐步替代GPS產(chǎn)品。
授時技術(shù)主要包括短波授時、長波授時、網(wǎng)絡(luò)授時和衛(wèi)星授時。
衛(wèi)星導(dǎo)航授時具有精度高、覆蓋范圍廣、全天時、全天候和設(shè)備成本低等優(yōu)點,備受各類用戶青睞。長波授時精度為微秒量級,地波通過大地傳導(dǎo)無線電,信號穩(wěn)定,可靠性高;天波屬電離層反射,受天氣影響大,授時性較低。短波授時精度約1-3毫秒,天波波動受天氣影響大。
低頻時碼屬于長波授時,其穩(wěn)定度相較長波的天波較好,一般用于區(qū)域性傳輸。GPS、北斗等衛(wèi)星系統(tǒng)通過內(nèi)部時鐘,借助電磁波從太空輻射傳輸,可實現(xiàn)全球覆蓋,授時精度高、覆蓋范圍廣、使用方便。
網(wǎng)絡(luò)中的多個時間服務(wù)器內(nèi)置原子鐘或者高溫晶振,通過NTP、PTP等方式,也能實現(xiàn)有線網(wǎng)絡(luò)傳輸。光纖傳輸屬于特殊的網(wǎng)絡(luò)授時,基于光信號的傳輸利用光纖網(wǎng)絡(luò)進行授時傳輸,授時精度可達納秒甚至皮秒量級,具有高精度、傳輸損耗低、隔絕噪聲、分布廣泛等特點。
北斗授時模塊的精度在不同情況下會有所差異。在全球范圍內(nèi),北斗系統(tǒng)的授時精度優(yōu)于20納秒;在亞太地區(qū),授時精度優(yōu)于10納秒。
例如,深圳市天工測控技術(shù)有限公司研發(fā)的SKG12DT授時精度達到15ns RMS,是一款高性能GNSS功能超級一體化解決方案計時模塊,具有高靈敏度、超低功耗和小體積特性。射頻信號通過天線輸入道模塊,像位置、速度和時間這些串行信息通過nmea協(xié)議或自定義協(xié)議完整的記錄下來。
另外,SKG121T高精度授時模塊更是可以達到5ns,具有工業(yè)級、超靈敏度、超低功耗和小尺寸等特點。將射頻信號應(yīng)用于模塊的天線輸入端,在串行接口處用NMEA協(xié)議或自定義協(xié)議給出一個完整的位置、速度和時間信息的串行數(shù)據(jù)報文。
實際應(yīng)用中,北斗授時模塊的精度可能會受到多種因素的影響,如接收信號的環(huán)境、設(shè)備性能等。如果對授時精度有較高要求,在選擇北斗授時模塊時,可關(guān)注其具體的技術(shù)參數(shù)和性能指標。